水利工程地质测绘中的GPS技术分析

摘要：改革开放以来，我国科学技术水平得到了很大的提高。对着水利工程的迅速发展，GPS测绘技术使水利工程的设计、规划、测量、施工等更趋于科学化，可以全方位地进行水利工程的运行与管理。论文探讨了GPS技术在水利工程地质测绘中的主要应用。GPS测绘技术具有广泛的发展前景，将会随着各个工程的需要，在功能等方面不断地完善与发展。

关键词：水利工程地质测绘；GPS技术；应用 引言

随着我国水利工程技术不断发展，对项目的精度要求也越来越高。传统的勘探技术开始无法满足要求。但是随着科学技术的发展，很多计算机技术已经开始在水利工程方面进行应用。先进技术的引进可以有效地提高工程质量及工作效率。其中全球定位系统（Global Positioning System，GPS）在水利工程地质测绘及定位有其特殊的优势。GPS技术的广泛地利用，将会促进国家水利工程事业的发展。 1GPS技术概述

GPS是全球卫星定位系统的简称，该项技术是由美方研发出来的，其具备实时三维导航和定位功能，随着该技术的不断发展和完善，其现已在诸多领域内获得了广泛应用，如航空航天、地质测量等等。GPS技术主要是通过卫星定位对地质情况进行勘测，它的出现与应用为测绘行业的发展注入了新的动力。从地质测量工作的实际情况上看，其过程会受作业环境的，并且具有周期长、工作强度高等特点，GPS技术的应用使得这些问题获得了有效解决。GPS技术能够直接锁定被测目标的三维坐标，整个过程不但速度快，而且精度高，同时其还能对拟定的项目进行长时间的监测，所得的监测数据结果精确度较高。在GPS技术的基础上一项新的技术被提出，即RTK技术，它的全称是实时动态测量控制系统，通过RTK不但能够对图根控制点、地形地物点的坐标进行快速、高精度的测量，而且还能借助相应的测图软件在野外一次性生成电子地图，极大程度地缩短了制图时间。可以说RTK技术的出现是GPS技术的一次重大里程碑，为该技术在工程地质测绘中的应用奠定了坚实基础。 2GPS技术工作原理

在水利工程的测绘中，GPS主要运用的是载波相位差分原理，即PTK技术。利用每一颗GPS卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。PTK测绘是将接收机安装在基站，采用同步的卫星信号，把观测站坐标及所量数值传送到移动站，由GPS控制装置进行数据处理，通过精准计算，将待测点的坐标、维度等与预设指标进行对比记录。在PTK技术测图过程中，只需一位工作者输入放样点坐标，运用专业的测绘软件给出所需地形图，即可完成测绘。这种定位方法既简单便捷，又提高了质地测量的精准度与效率。无论是便于测量的环境，还是困难复杂的环境，都可运用GPS技术进行测量。

3水利工程测绘中GPS技术的应用 3.1GPS遥感技术的运用

遥感技术是以GPS微波信号进行的遥感探测，在水利工程中具有广阔的应用前景。通过机载GPS遥感机理研究原理性系统的结合成果。遥感平台可接收遥感图像数据，并对其进行处理，提取有用的信息，宏观大范围地识别并区分研究区域，具有视域广阔、信息丰富的特点。遥感技术具有的立体感使卫星影像成周期

性重现，可以快速获取资料，便于水利工程中有关重大工程地质等相关问题的调查与研究。因而遥感技术被广泛应用于水利工程环境测绘中。在GPS平面控制测量中，分为6个等级，其中固定误差与比例误差系数的取值根据GPS控制网精度进行选择。精度分级如表1所示。 表1 精度分级表

3.2手持GPS的运用

目前，手持GPS被广泛应用于水利水电工程地质测绘工作中，主要进行导航和定位。由于使用了不同的坐标系，所以手持GPS所获得的测量数据不能直接展绘于地形图上。运用手持GPS进行水利工程地质测绘，只有进行正确的参数设置后才能满足工作要求。GPS所使用的坐标系统是WGS-84坐标系统，而水利工程地质测绘中使用的地形图不是19年北京坐标系就是1980年西安坐标系，这与GPS所使用的坐标系统不一致。不同坐标系之间的参数转换需要很强的专业知识，实际使用中多数GPS初级用户又没有相应的专业知识，很多使用者不进行参数设置就使用GPS定位，结果获得了误差很大的数据。实际上，应用手持GPS进行水利工程地质测绘有一个小技巧，即只需掌握地形图基本知识后对手持GPS进行基本设置后就可以了。

其具体操作为：

（1）第一，打开GPS，进入单位设置，把位置格式设为User Grid，在子菜单“经线（LONGITUDEORIGIN）”参数中输入经度——此处注意：我国为东经，经度前应加“E”，投影比例(SCALE)的参数输入1.0，东西偏差（FALSEE）的参数中输入500000.0，南北偏差（FALSEN）的参数输入0.0，然后将单位设为公制，保存。

（2）第二，打开地图基准菜单，选择User。该菜单下有5个参数，分别为DX、DY、DZ、DA、DF，其中后两个即DA和DF为定参数，意为针对同一坐标系，是定值，但这也是针对北京和西安有所区别的。其中北京坐标系DA=-108、DF=0.0000005；西安80坐标系DA=-3、DF=−0.000000003，需要根据所应用的测量数据的坐标系统来选择。前三个即DX、DY、DZ为变参数，在不同的工作区，它们的值不同。在使用时需要根据工程区已知坐标点进行调整。这三个参数分别对应：参数DX影响直角坐标X值，DY影响直角坐标Y值、DZ影响高程值。需要注意的是，到一个新的工作区后，在设置这三个参数前，需要首先将GPS中参数DX、DY、DZ均设为0，使三个已知坐标点均匀分布，然后进行GPS定位。定位后，将获得的坐标与已知坐标进行比对，取其坐标差值平均值做为参数DX、DY、DZ值，再在三个已知坐标点上用GPS定位，再将获得的定位数据与已知点比对——如此反复调整，将GPS定位误差定于五米以下。如果经过反复校正，GPS所获得的数据仍然与已知坐标相差较大，这时要复核已知坐标是否正确并检查GPS自身质量。检查时，可用两台GPS，采用相同参数在同一点进行定位，如果其定位数据与已知点坐标相差较大，那就是GPS自身质量有问题了。 4GPS测绘控制网的搭建

每个新工程项目使用GPS进行勘测绘图时，都需要建立区域控制网，GPS测绘控制网的搭建是以分级的方式实现网络层次构建的。根据各个阶段的不同状况，及时对控制网进行优化调整，参数的设置和分段复审能减少网变误差，便于地质勘测数据信息的有效处理。控制网的连接方式分为边连式和网连式，水利枢纽和桥梁隧道进出口间的连接方式最好采用网连式，以增加检核条件，提高可靠性。基于GPS技术的运用，能借助相应的控制系统提高勘察测绘的效率与质量。该技术将成为水利工程地质测绘技术发展的新趋势。 结语

目前，随着GPS技术的不断改革和完善，在水利工程地质测绘的应用更为便利，发生了质的飞跃，对于测绘来说是一项全新。本文对水利工程测绘中GPS技术的应用进行了分析，相信随着GPS技术快速发展，我国的水利工程的测量技术会愈加完善及先进。 参考文献

[1]万永世，彭凯，李爱国.工程地质测绘中GPS技术的应用分析[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（12）：172.

[2]李智杰.浅析地质测绘中GPS技术的运用.[J].工程技术：全文版，2016（11）：00255.

[3]姬永尚.对水利水电工程地质勘测方法与技术应用的探讨[J].建筑工程技术与设计，2015，17（3）：156.